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軸類零件是機(jī)器中經(jīng)常遇到的典型零件之一。它主要用來支承傳動零45號鋼實驗部件,傳遞扭矩和承受載荷。軸類零件是旋轉(zhuǎn)體零件,其長度大于直徑,一般由同心軸的外圓柱面、圓錐面、內(nèi)孔和螺紋及相應(yīng)的端面所組成。根據(jù)結(jié)構(gòu)形狀的不同,軸類零件可分為光軸、階梯軸、空心軸和曲軸等。
軸的長徑比小于5的稱為短軸,大于20的稱為細(xì)長軸,大多數(shù)軸介于兩者之間。軸用軸承支承,與軸承配合的軸段稱為軸頸。軸頸是軸的裝配基準(zhǔn),它們的精度和表面質(zhì)量一般要求較高,其技術(shù)要求一般根據(jù)軸的主要功用和工作條件制定,通常有以下幾項(一)尺寸精度 起支承作用的軸頸為了確定軸的位置,通常對其尺寸精度要求較高(IT5~I(xiàn)T7)。裝配傳動件的軸頸尺寸精度一般要求較低(IT6~I(xiàn)T9)。(二)幾何形狀精度 軸類零件的幾何形狀精度主要是指軸頸、外錐面、莫氏錐孔等的圓度、圓柱度等,一般應(yīng)將其公差限制在尺寸公差范圍內(nèi)。對精度要求較高的內(nèi)外圓表面,應(yīng)在圖紙上標(biāo)注其允許偏差(三)相互位置精度 軸類零件的位置精度要求主要是由軸在機(jī)械中的位置和功用決定的。通常應(yīng)保證裝配傳動件的軸頸對支承軸頸的同軸度要求,否則會影響傳動件(齒輪等)的傳動精度,并產(chǎn)生噪聲。普通精度的軸,其配合軸段對支承軸頸的徑向跳動一般為0.01~0.03mm,高精度軸(如主軸)通常為0.001~0.005mm。(四)表面粗糙度 一般與傳動件相配合的軸徑表面粗糙度為Ra2.5~0.63μm,與軸承相配合的支承軸徑的表面粗糙度為Ra0.63~0.16μm。
毛坯和材料
(一)軸類零件的毛坯 軸類零件可根據(jù)使用要求、生產(chǎn)類型、設(shè)備條件及結(jié)構(gòu),選用棒料、鍛件等毛坯形式。對于外圓直徑相差不大的軸,一般以棒料為主;而對于外圓直徑相差大的階梯軸或重要的軸,常選用鍛件,這樣既節(jié)約材料又減少機(jī)械加工的工作量,還可改善機(jī)械性能。
根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模的不同,毛坯的鍛造方式有自由鍛和模鍛兩種。中小批生產(chǎn)多采用自由鍛,大批大量生產(chǎn)時采用模鍛。45號鋼下料(二)軸類零件的材料 軸類零件應(yīng)根據(jù)不同的工作條件和使用要求選用不同的材料并采用不同的熱處理規(guī)范(如調(diào)質(zhì)、正火、淬火等),以獲得一定的強(qiáng)度、韌性和耐磨性。45鋼是軸類零件的常用材料,它價格便宜經(jīng)過調(diào)質(zhì)(或正火)后,可得到較好的切削性能,而且能獲得較高的強(qiáng)度和韌性等綜合機(jī)械性能,淬火后表面硬度可達(dá)45~52HRC。
40Cr等合金結(jié)構(gòu)鋼適用于中等精度而轉(zhuǎn)速較高的軸類零件,這類鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)和淬火后,具有較好的綜合機(jī)械性能。軸承鋼GCr15和彈簧鋼65Mn,經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面高頻淬火后,表面硬度可達(dá)50~58HRC,并具有較高的耐疲勞性能和較好的耐磨性能,可制造較高精度的軸。
精密機(jī)床的主軸(例如磨床砂輪軸、坐標(biāo)鏜床主軸)可選用38CrMoAIA氮化鋼。這種鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面氮化后,不僅能獲得很高的表面硬度,而且能保持較軟的芯部,因此耐沖擊韌性好。與滲碳淬火鋼比較,它有熱處理變形很小,硬度更高的特性。
45號鋼廣泛用于機(jī)械制造,這種鋼的機(jī)械性能很好。但是這是一種中碳鋼,淬火性能并不好, 45號鋼可以淬硬至HRC42~46。所以如果需要表面硬度,又希望發(fā)揮45#鋼優(yōu)越的機(jī)械性能,常將45#鋼表面淬火(高頻淬火或者直接淬火),這樣就能得到需要的表面硬度。注:直徑為8―12mm的45號鋼淬火時容易產(chǎn)生裂紋,這是一個較為復(fù)雜的問題。采取的措施是淬火時試樣在水中快速攪動,或者采用油冷,可避免出現(xiàn)裂紋。
冷拉鋼產(chǎn)品具有以下優(yōu)點: 形狀規(guī)格多樣性 通過設(shè)計不同形狀的模具,冷拉出不同截面形狀、不同規(guī)格公差的冷拉鋼。角度可設(shè)計成直角或圓角。 高度 使用高質(zhì)量的硬質(zhì)合金模具以及擁有專業(yè)修模人員,確保公差準(zhǔn)確、統(tǒng)一。 表面光滑 先進(jìn)的冷擠壓工藝使得冷拉鋼產(chǎn)品表面光滑明亮。 材料大量節(jié)省 冷拉工藝是將原材料冷擠壓變形達(dá)致所需的形狀、規(guī)格及公差,原材料的耗損極少,相對利用傳統(tǒng)車床機(jī)加工切削所耗損的材料,冷拉鋼所節(jié)省的材料是非常可觀的,特別當(dāng)材料用量大,材料成本的節(jié)約更為顯著。 加工時間及加工機(jī)械節(jié)省 由于精度準(zhǔn)確,表面狀況良好,冷拉鋼產(chǎn)品可直接使用,如噴涂、打砂、打彎、鉆孔,也可按實際要求精拉之后直接電鍍,免去了大量機(jī)加工時間及節(jié)省配置加工機(jī)械的費用。 效果分析編輯 1.次冷拉效果: 取一鋼筋對其施加拉應(yīng)力冷拉,鋼筋會發(fā)生變形(并作應(yīng)力——應(yīng)變圖)。隨著拉應(yīng)力增加,鋼筋內(nèi)部承受的拉應(yīng)力逐漸增大。當(dāng)鋼筋內(nèi)部產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過鋼筋具有的屈服點A,而達(dá)到C后,停止冷拉,卸去荷載。此時可以看到,鋼筋已產(chǎn)生塑性變形,在卸荷過程中,應(yīng)力——應(yīng)變圖有一個變化,直線O1C比直線OA要緩。 2.第二次冷拉效果: 重新施加拉應(yīng)力,將鋼筋拉伸到破壞,應(yīng)力——應(yīng)變圖出現(xiàn)新的變化,新的屈服點在C點附近,明顯高于原來的屈服點A。這個變化說明,鋼筋的塑性發(fā)生了變化,塑性小了,硬度大了,鋼筋的強(qiáng)度得到提高,這一現(xiàn)象叫“變形硬化”。 經(jīng)過以上兩次過程冷拉鋼(筋)制作完成。 冷拉控制編輯 1)冷拉應(yīng)力控制的情況: 對于Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級鋼筋和5號鋼的鋼筋,在冷拉后,作預(yù)應(yīng)力鋼筋使用的,要用冷拉應(yīng)力控制。但鋼筋冷拉后經(jīng)檢查,冷拉率超過了規(guī)范規(guī)定(表3——1)值,還要再進(jìn)行機(jī)械能實驗。
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